除了主要的嘌呤和嘧啶碱基之外，核酸中还存在一些稀有碱基，这些稀有碱基的结构各异，大多是对主要碱基进行了甲基化修饰。在tRNA中，稀有碱基的含量相对较高，有的tRNA中稀有碱基的比例甚至可以达到10%。嘌呤和嘧啶碱基具有几乎平面的分子结构，因此相对不易溶解于水中。同时，这些碱基在紫外光的260纳米波段有着较强的吸收特性。在细胞的复制过程中，碱基对的替换是一个相对罕见但又不可避免的现象。碱基替换的频率在不同生物体之间存在差异，但一般来说，这种替换的几率并不高。具体到DNA分子中，碱基对的替换主要发生在DNA复制或修复过程中。